筑路机械与施工机械化 ２０１ ７年 第３４卷 文章编号：ｉ０００ ０３３Ｘ（２０１７）０８—０１０２ ０４ 体外预应力锚固装置施工关键技术 胡世通 ，陈国梁 ，谢桦润 （１．深圳高速公路股份有限公司，广东深圳 ５１８０００；２．武汉二航路桥特种工程有限责任公司，湖北武汉４３００７１） 摘 要：针对世界范围内普遍存在的因车辆超载所致的公路桥梁结构出现不同程度的损坏现象，提 出对有缺陷的桥梁进行安全评估和加固补强，结合深圳平湖编组站大桥加固工程实例，系统介绍了 预应力加固锚固齿板的施工工艺，总结出一套体外预应力锚固装置施工的关键技术，并且指出施Ｘ－ 过程的重难点与解决措施，以期为相关＿Ｔ－程的设计与施工活动提供参考。 关键词：桥梁工程；加固维修；体外预应力；锚固装置 中图分类号：Ｕ４４５．４ 文献标志码：Ｂ Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ａｎｃｈｏｒｓ ＨＵ Ｓｈｉ—ｔｏｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｇｕｏ—ｌｉａｎｇ 。ＸＩＥ Ｈｕａ—ｒｕｎ （１．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉ ｉｍｉｔｅｄ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０００，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣＣＣＣ Ｒｏａｄ＆Ｂｒｉｄｇｅ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ ４３００７１，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｖｅｈｉｃｌｅ ｏｖｅｒｌｏａｄ，ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｓａｆｅｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ｂｒｉｄｇｅ ｗａｓ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｉｎｇｈｕ ｍａｒｓｈａｌｌｉｎｇ ｙａｒｄ ｉｎ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｎｃｈｏｒ ｐｌａｔｅ ｗｉｔｈ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｄｇｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ；ａｎｃｈｏｒ Ｕ 引 吾 能大大缩短施工工期，主要由体外预应力束、转向装 置及锚固系统组成。因锚固系统受力性能复杂，在 施工过程中对其安全和质量要求都非常高［ １ １ ５］；目 前，行业内尚未有体外预应力锚固装置详细施工工 艺的系统介绍。 鉴于此，本文结合既有体外预应力加固工程，总 结出一套体外预应力加固锚固装置施工关键技术， 明确体外预应力锚固装置在施工过程中的重难点工 艺与解决措施，以期为业内同行对相关工程的设计 与施工提供参考。 近年来，随着中国交通运输事业的发展，交通量 大幅度提高，超载现象较为严重，部分公路桥梁结构 出现了不同程度的损坏，其中一部分已不能满足使用 要求。故对有缺陷的桥梁进行安全评估和加固补强， 使其恢复正常运行，是交通建设中的重要任务 ］。 就目前桥梁加固方法而言，体外预应力技术因 具有减轻结构自重、预应力束可更换、运营期方便检 测维养、主动加固效率高等优点倍受青睐 ］。体外 预应力加固法是对布置于承载结构主体之外的钢束 进行张拉，从而产生预应力并利用其加固桥梁的后 张法ｌ＿ｓ］。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、 锚固体系和转向块等部件组成＿１ 。这种加固技术 收稿日期：２０１７—０１ ｕ １ 背景工程 １．１ 桥梁概况 机荷高速平湖编组站大桥位于深圳市平湖镇， 作者简介：胡世通（１ ９８卜），男，浙江金华人，工程师，研究方向为桥梁工程。 １Ｏ２ ＣｏＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴ１０Ｎ 左右分幅，于１９９７年正式运营通车。２０１５年６月 程如下：锚固齿板放样，剪力槽开设，钻孔，植筋，锚 检测单位对大桥进行了系统检测，发现大桥存在梁 固齿板钢筋骨架焊接及预埋件安装，浇筑锚固齿板 体下挠、箱梁底板多处开裂并延伸至腹板、箱内体外 混凝土，养生［１ ６ １８］。 预应力松弛、桥面铺装破损严重等多处病害。检测 （１）剪力槽开设。为确保新增锚固齿板与既有 单位通过数据分析评估认为：由于交通流量骤增，平 结构的可靠连接，需在既有结构上开设剪力槽口。 湖编组站大桥承载能力下降，已无法满足目前运营 （２）在新增齿板与箱梁接触面的底板（腹板）凿 要求。为恢复其承载能力，采用在箱梁内部增设体 出剪力槽，按纵向中心每间距３０ ｃｍ设置一道５ ｃｍＸ 外预应力的方式进行加固。 １０ ｃｍ的横向槽口（深５ ｃｍ，宽１０ ｃｍ）。 １．２体外预应力加固 （３）为保证加固新浇混凝土与原结构混凝土结 箱梁体外预应力具体设置为：在箱内增设４束 合良好并共同受力，凿除原构件混凝土表面并露出 １２ 。１５．２ ｍｍ规格的低松弛钢绞线束，单个箱梁左 骨料，构件结合面凿毛凹凸差，１ ｃｍ厚的粗糙面在 右侧各设２束，钢束在２个中跨范围内通长布置，全 ｉ００ ｍｍｘ１００ ｍｍ面积中不小于３个麻点。 桥双幅共８束。体外预应力布置如图１所示。 （４）钻孔植筋（图２）。采用电锤钻孔，严格按照 体外预应力结构由钢铰线、外护套、防腐材料、 设计要求的植筋深度和钻孔直径控制钻孔深度和大 转向装置及锚固体系组成。其中钢铰线为ＯＶＭ－Ｓ６ 小。为防止钻孑Ｌ碰到预应力钢筋波纹管，钻孔前采 环氧喷涂钢铰线，单根外包ＰＥ保护套，锚具型号采 用探测仪避开原预应力管道。钻孔时应特别小心， 用ＯＶＭ－ＴＳＫ１５－１２体外预应力锚具。外护套主要起 如碰到波纹管则调整钻孔位置（适当偏移避开），但 防腐作用，为高密度聚乙烯管（ＨＤＥＰ），在转向块处 需保证种植钢筋植入深度满足设计要求。成孔后， 设置转向钢管，锚固体系采用可调索换索的锚具。张 孔内灰尘等杂物采用空压机清理干净。种植钢筋要 拉应力取钢绞线标准强度的６０ （１ １１６ ＭＰａ）， 保证植筋深度、植筋孔灌胶饱满度（达到植筋孔２／３ １２￣Ｐ １５．２ ｍｍ钢束的张拉力为１８７．４８ ｔ。 深度）、足够的钢筋搭接外露长度。植筋前要做拉拔 ２ 锚固装置施工工艺 竽 筋过程 要抽验部分做抗拔力试验’如 体外预应力加固成败的关键在于锚固系统的施 （５）锚固齿板钢筋骨架焊接及预埋件安装。按 工。通过背景工程的成功实施，总结出施工工艺流 照设计图纸安装齿板钢筋时，需预留出预埋件的位 １ ３９７ Ｉ８００ Ｉ ８００ Ｉ Ｉ １ ２５０ ６ 墓通 蔑举 窦 心 线 １ ３９７ Ｉ８００ Ｉ ８００ ｌ Ｉ １ ２５０ ０１ Ｆ加固腹板加 厚段 ８５０ ， 。１５０． Ｊ１５０ ８５０ 幽 ｎ ｌ －３＿ 一 ～ ＂一 １ Ｚ Ｊ ｒ ｎ￣２ＯＩ 丽面薪磋 齿板 ¨、稍 ：振器Ｊ１ ， 振器Ｊ２ Ｈ 减振器Ｊ３ 兰 孕 一 Ｉ 曼． 一 ｜ 一 箱梁中心线 本次加固新增齿板＼ （ｂ）１／２平面 单位：ｍｍ 图１体外预应力布置 １０３ 筑路机械与施工机械化 ２０１ ７年 第３４卷 ３柑ｊ］＝ｊ）拉拔试验 置。 板钢筋与植筋连接采取双 接形式，焊接 长发、搭接长度要满足规范要求。预埋件安装到位 后．两端开口必须进行可靠的临时封 处理（防止混 凝：Ｌ进入），并与植筋或钢筋骨架进行焊接固定，以 保 浇筑混凝上时 发牛变形或移化，如 ４所乐。 Ｉ 例肼 忖 芟装 （６）浇注锚罔 板混凝土。由 ｒ振捣卒『日Ｊ小，锚 Ⅲｆ 板采什】有良好和 、流动性及『Ｉ 实性能的 自甯实混凝上．浇 时采用在箱梁顶饭开孔直接浇 注的 ．开孑Ｌ时 少设置１个进料孔、１个出气 孔。进料孔径为１ ５０ ｎ１ｍ。排气孔径为ｌ８ ｎ１『１１，开孑Ｌ 似 选 箱梁顶面最高点处。自密实混凝土浇注过 一ｆ 必须控制浇注速度，速度不宜过怏 似同时又要 确保混凝土的扩腱度和流动 满足要求，如 图５ Ｊ听爪。 （７）混凝士养 。 混凝土强度达到２．５ ＭＰａ 埘－拆除侧模饭．采九ｊ洒水的方式进行养护，养护时 ｊ尚板混凝ｆ 浇 『开Ｊ／ｆ 得少于７ ｃｊ。 混凝土养ｄ－：Ｈ，ｔ限内，应确保混凝 土表面长期处于湿润状态，养生操作应严格按照《公 路桥涵施Ｉ：技术规范≯（ＪＴ（ ／Ｔ Ｆ５０－－２０］１）有关规 定进行。 ３加固效果评价 为评价桥梁结构的加固效 ，并判断其ｊｊ没ｆｌ 期毕值是否十¨符，在加『占ｌ施： 柬后对主桥进行 静载试验。 ３．Ｉ 主要检测内容 桥梁静力衙载试验主要足通过测量桥梁结卡勾在 静力试验筒裁作用下的应力和变形，并与加阿前的 桥梁荷载试验数据进行对比分析。评估加 效 果 。左右幅主桥均选择与加固前荷载试验相同 的测试跨．测试箱梁结构控，ｔｉ 敲面混凝土最大应 Ｊ （或应变）。 在试验 ｝Ｉ＇观测箱梁控制截面、锚同齿板及其附 近区域是否柑新裂缝产生，测点布置如图６所爪。 （）测点 ３．２主桥静荷载试验结果 左右幅主桥测试截面在各埘膻工况试验衙载作 用下，应变和挠度校验系数均小下１．０．ｉ．ｎＪ．０试跨测试 截面承载能力满足设计荷载等级要求。静载试验结 果如下。 （１）跨【Ｉ１附近截丽、次边跨３／４截面和中跨跨ｑｌＪ 俄面混凝土的应变和挠度均比加崮前有明显改善， ＣｏＮＳＴＩ ＣＴＩｏＮ ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ 应变实测值比加固前减小了９ ～２１ ，挠度实测 值比加固前减小了１７ ～１９％。 （２）静载试验前后，箱梁控制截面、锚固齿板及 其附近区域混凝土未发现新增裂缝。 参考文献： ［１］ 陈亮，李漪，ＣＨＥＮ Ｌ，等．公路混凝土桥梁评估与加固技 术现状研究［Ｊ］．交通运输研究，２０１１（１）：７０ ７４． ［２］ 方立志，朱天熔．体外预应力加固钢梁的试验与实施［Ｊ］．桥梁 建设，１９９１（１）：２４—３８． 静载试验结果表明，通过体外预应力加固的成 功实施，编组站大桥主梁结构的强度与刚度得到明 显提高，达到了加固设计的预期效果。 ［３］ 贾宏强．体外预应力加固梁的试验研究［Ｄ］．上海：同济大学， ２００１． ［４］ 戚家南，王景全，吕志涛．体外预应力混凝土梁受剪承载力计 ４施工注意事项 （１）新旧混凝土接触面尽量用小功率凿毛机凿 毛，以免损伤箱梁。 （２）凿除区内原结构的构造钢筋不得剪除，浇注 加固混凝土前务必按原样予以连接恢复。 （３）凿毛和凿除面应清刷干净，特别在腹板钻孔 植筋后，应重新清刷一次。 （４）在植筋过程中应留出合适的钢筋用于拉拔 试验，该位置应能够使拉拔仪千斤顶部分顺利穿入。 本次植入的钢筋为ＨＲＢ４ＯＯｑ￣Ｉ６ ｍｍ，植筋７２ ｈ后 即可进行拉拔试验，务必待抗拔试验结果满足验收 要求后，方可进行下一道施工工序。 （５）焊接过程中应做好隔热措施，防止热量传递 到两端影响植筋胶性能。 （６）浇注过程中严禁采用振动棒直接振捣，防止 混凝土离析，可采用橡胶锤或木槌敲击模板以保证 混凝土的密实性。 （７）当混凝土的养护期不少于２８ ｄ且强度达到 设计强度的１００ 后，方可进行体外预应力张拉。 ５ 结 语 本文以平湖编组站大桥增设体外预应力加固工 程为依托，详细介绍了锚固齿板关键施工技术，并通 过加固效果验证，得出如下结论。 （１）通过在既有结构上开剪力槽，有效解决了 新、旧混凝土之间的黏结问题。 （２）钻孔植筋时，孔内是否清理干净是影响拉拔 试验成败的关键因素。 （３）浇注混凝土选择桥面开孔作为进料口和出气 孔，依次循环浇注，既方便施工又保证了浇注质量。 算方法研究ＥＪ］．建筑结构学报，２０１５，３６（１）：９２ ９７． ［５］ 应凌云．三跨变截面预应力混凝土连续梁桥静力性能仿真分 析与试验研究［Ｄ］．西安：长安大学，２０１３． ［６］ 柳惠芬，李国平，冷金荣．三跨预应力混凝土连续梁弯曲性能 试验研究［Ｊ１］．土木工程学报，２００７，２３（２）：６９—７４． ［７］ 刘华，朱利明，张军雷，等．体外预应力加固混凝土桥的钢结 构锚固转向体系研究［Ｊ］．桥梁建设，２０１０（５）：２８—３１． ［８］ 刘航，高会宗，杨学中，等．后张体外预应力加固技术及其工 程应用［Ｊ］．建筑技术，２０１２，４３（１）：４９—５２． ［９］ 郭风琪，袁石沣，单智．新型体外预应力体系预应力瞬时损 失试验研究［Ｊ］．铁道科学与工程学报，２０１４，１１（６）：卜５． ［１Ｏ］ 杜进生，赵益鹏．体外预应力混凝土连续梁的弯矩重分布试验 研究＿Ｊ］．预应力技术，２０１３，３０（３）：２６３—２６９． ［１１］ 冯文贤，邹锦华，邓 辉，等．体外预应力混凝土Ｔ梁正截面 受力性能试验［Ｊ］．公路交通科技，２０１３，３０（８）：７０—７４． ［１２］ 李盛，马 莉，刘吉元．体外预应力加固盖板涵效果分析 ［Ｊ］．中国铁道科学，２Ｏｌ６，３７（６）：３４—４１． ［１３］ 何任远，阳春龙，夏咏明．体外预应力在江阴大桥北引桥加固 中的应用ｒＪ］．桥梁建设，２００６（ｓ２）：ｌ８３—１８６． ［１４］ 邢国华，谢鹏宇，宋启玺，等．铝合金筋体外预应力加固混凝土 梁受力性能研究［Ｊ］．硅酸盐通报，２０１６，３５（３）：８３１—８３６． ［１５］ 谭逢刚．预应力混凝土连续梁桥的静力有限元仿真分析［Ｄ］． 成都：西南交通大学，２０１０． ［１６］ 刘会超．预应力混凝土连续梁桥加固技术研究［Ｄ］．西安：长 安大学，２０１５． ［１７］ 刘翠云，董传洲．国外预应力混凝土连续梁桥发展和施工技术 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